1、按機床運動的控制執進分類
(1)點位控制數控機床。點位控制數控機床只要求控制機床的移動部件從一點移動到另一點的準確定位,對於點與點之間的運動軌跡的要求並不嚴格,在移動過程中不進行加工,各座標軸之間的運動是不相關的。為了實現既快又精確的定位,兩點間位移的移動一般先快速移動,然後慢速趨近定位點,從而保證定位精度。具有點位控制功能的機床主要有數控鑽床、數控惶床和數控衝床等.
(2)直線控制數控機床。直線控制數控機床也稱為平行控制數控機床,其特點是除了控制點一與點之間的準確定位外.還要控制兩相關點之間的移動速度和移動軌跡,但其運動路線只是與機床座標軸平行移動,也就是說同時控制的座標軸只有一個,在移位的過程中刀具能以指定的進給速度進行切削.其有直線控制功能的機床主要有數控車床、數控銑床和數控磨床等。
(3)輪廓控制數控機床。輪廓控制數控機床也稱連續控制數控機床,其控制特點是能夠對兩個或兩個以上的運動座標方向的位移和速度同時進行控制.為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的要求,必須將各座標方向運動的位移控制和速度控制按照規定的比例關係精確地協調起來。因此,在這類控制方式中.就要求數控裝置具有插補運算功能,透過數控系統內插補運算器的處理,把直線或圓弧的形狀描述出來,也就是一邊計算,一邊根據計算結果向各座標軸控制器分配脈衝量,從而控制各座標軸的聯動位移量與要求的輪廓相符合.在運動過程中刀具對工件表面連續進行切削,可以進行各種直線、圓弧、曲線的加工。
數控機床點位控制的加工軌跡
這類機床主要有數控車床、數控銑床、數控線切割機床和加工中心等,其相應的數控裝置稱為輪廓控制數控系統。根據它所控制的聯動座標軸數不同,又可以分為下面兒種形式。
1)二軸聯動。它主要用於數控車床加工旋轉曲面或數控銑床加工曲線柱面。
2)二軸半聯動。它主要用於三軸以上機床的控制,其中兩根軸可以聯動,而另外一根軸可以作週期性進給。
3)三軸聯動。它一般分為兩類,一類就是X,Y,Z三個直線座標軸聯動,比較多地用於數控銑床和加工中心等;另一類是除了同時控制X,Y,Z其中兩個直線座標軸外,還同時控制圍繞其中某一直線座標軸旋轉的旋轉座標軸,如車削加工中心,它除了縱向((Z軸)、橫向(X軸)兩個直線座標軸聯動外,還要同時控制圍繞Z軸旋轉的主軸(C軸)聯動.
二、三軸半聯動的曲面加工
4)四軸聯動。它同時控制X,Y,Z三個直線座標軸與某一旋轉座標軸聯動。如圖3.10所示為同時控制X,Y,Z三個直線座標軸與一個工作臺迴轉軸聯動的數控機床。
5)五軸聯動。除同時控制X,Y,Z三個直線座標軸聯動外,還同時控制圍繞這些直線座標軸旋轉的A,B,C座標軸中的兩個座標軸,形成同時控制五個軸聯動。這時刀具可以被定在空間的任意方向,如圖3.11所示.比如控制刀具同時繞X軸和Y軸兩個方向擺動.使得刀具在其切削點上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向,以保證被加工曲面的光滑性,提高其加工精度和加工效率,減小被加工表面的粗糙度。
四、五軸聯動的數控機床
2、按伺服系統拉制的方式進行分類
(1)開環控制數控機床.開環控制數控機床的進給伺服驅動是開環的,即沒有槍測反饋裝置,一般它的49動電動機為步進電動機。步進電動機的主要特徵是控制電路每變換一次指令脈衝訊號,電動機就轉動一個步距角,並且電動機本身就有自鎖能力。
數控系統輸出的進給指令訊號透過脈衝分配器來控制馭動電路.它以變換脈衝的個數來控制座標位移量,以變換脈衝的頻率來控制位移速度,以變換脈衝的分配順序來控制位移的方向.因此,這種控制方式的最大特點是控制方便、結構簡單、價格便宜。因為數控系統發出的指令訊號流是單向的,所以不存在控制系統的穩定性問題,但由於機械傳動的誤差不經過反饋校正,因而位移精度不高。
開環控制系統框
(2)閉環控制數控機床。閉環控制數控機床的進給伺服驅動是按閉環反饋控制方式工作的,其馭動電動機可採用直流或交流兩種伺服電動機,並需要具有位置反饋和速度反饋,在加工中隨時檢測移動部件的實際位移量,並及時反饋給數控系統中的比較器。它與插補運算所得到的指令訊號進行比較,其差值又作為伺服馭動的控制訊號,進而帶動位移部件以消除位移誤差。
按位置反談檢側元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同,它又分為全閉環控制和半閉環控制兩種控制方式。
1)全閉環控制。其位置反饋裝置採用直線位移檢測元件(目前一般採用光柵尺),安裝在機床的工作臺側面,即直接檢側機床工作臺座標的直線位移M,並透過反饋消除從電動機到機床工作臺的整個機械傳動鏈中的傳動誤差,從而得到機床工作臺的準確位置。這種全閉環控制方式主要用於精度要求很高的數控座標惶床和數控精密磨床等。
全閉環控制系統
2)半閉環控制。其位置反饋採用轉角檢測元件(目前主要採用編碼器等)直接安裝在伺服電動機或絲槓端部。由於大部分機械傳動環節未包括在系統閉環環路內,因此可獲得較穩定的控制特性。理槓等機械傳動誤差不能透過反饋來隨時校正,但是可以採用軟體定仇補償方法適當提高其精度。目前,大部分數控機床採用半閉環控制方式。
半閉環控制系統
(3)混合控制數控機床。將上述控制方式的特點有選擇地集中,可以組成棍合控制的方案。如前所述。由於開環控制方式穩定性好、成本低、精度差,而全閉環穩定性差.因此,為了互相彌補,以滿足某些機床的控制要求,宜採用很合控制方式.採用較多的控制方式有開環補償型和半閉環補償型兩種方式。
3、按數控系統的功能水平分類
按數控系統的功能水平,通常把數控系統分為低、中、高三檔.這種分類方式,在中國用得較多.低、中、高三檔的界限是相對的,不同時期,劃分標準也會不同.就日前的發展水平看,可以根據表3. 1所示的一些功能及指標,將各種類IV的數控系統分為低、中、高檔三類。其中,中、高檔一般稱為全功能數控或標準型數控。經濟型數控屬於低檔數控,是指由微控制器和步進電動機組成的數控系統,或其他功能簡單、價格低的數控系統。經濟型數控系統主要J月於車
床、線切割機床以及舊機床改造等。
4、按加工工藝及機床用途分類
(1)金屬切削類。金屬切削類數控機床指採用車、銑、長、鉸、鑽、磨、刨等各種切削工藝的數控機床。它又可分為以下兩類。
1)普通型數控機床。如數控車床、數控銑床、數控磨床等。
2)加工中心。其主要特點是具有自動換刀機構和刀具庫,工件經一次裝夾後,透過自動更換各種刀具,在同一臺機床上對工件各加工面連續進行銑〔車)、銳、鉸、鑽、攻螺紋等多種工序的加工,如(惶/銑類)加工中心、車削中心、鑽削中心等。
(2)金屬成形類.金屬成形類數控機床指採用擠、衝、壓、拉等成形工藝的數控機床.常用的有數控壓力機、數控折彎機、數控彎管機、數控旋壓機等。
(3)特種加工類。特種加工類數控機床主要有數控電火花線切割機、數控電火花成形機、數控火焰切割機、數控鐳射加工機等。
1、按機床運動的控制執進分類
(1)點位控制數控機床。點位控制數控機床只要求控制機床的移動部件從一點移動到另一點的準確定位,對於點與點之間的運動軌跡的要求並不嚴格,在移動過程中不進行加工,各座標軸之間的運動是不相關的。為了實現既快又精確的定位,兩點間位移的移動一般先快速移動,然後慢速趨近定位點,從而保證定位精度。具有點位控制功能的機床主要有數控鑽床、數控惶床和數控衝床等.
(2)直線控制數控機床。直線控制數控機床也稱為平行控制數控機床,其特點是除了控制點一與點之間的準確定位外.還要控制兩相關點之間的移動速度和移動軌跡,但其運動路線只是與機床座標軸平行移動,也就是說同時控制的座標軸只有一個,在移位的過程中刀具能以指定的進給速度進行切削.其有直線控制功能的機床主要有數控車床、數控銑床和數控磨床等。
(3)輪廓控制數控機床。輪廓控制數控機床也稱連續控制數控機床,其控制特點是能夠對兩個或兩個以上的運動座標方向的位移和速度同時進行控制.為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的要求,必須將各座標方向運動的位移控制和速度控制按照規定的比例關係精確地協調起來。因此,在這類控制方式中.就要求數控裝置具有插補運算功能,透過數控系統內插補運算器的處理,把直線或圓弧的形狀描述出來,也就是一邊計算,一邊根據計算結果向各座標軸控制器分配脈衝量,從而控制各座標軸的聯動位移量與要求的輪廓相符合.在運動過程中刀具對工件表面連續進行切削,可以進行各種直線、圓弧、曲線的加工。
數控機床點位控制的加工軌跡
這類機床主要有數控車床、數控銑床、數控線切割機床和加工中心等,其相應的數控裝置稱為輪廓控制數控系統。根據它所控制的聯動座標軸數不同,又可以分為下面兒種形式。
1)二軸聯動。它主要用於數控車床加工旋轉曲面或數控銑床加工曲線柱面。
2)二軸半聯動。它主要用於三軸以上機床的控制,其中兩根軸可以聯動,而另外一根軸可以作週期性進給。
3)三軸聯動。它一般分為兩類,一類就是X,Y,Z三個直線座標軸聯動,比較多地用於數控銑床和加工中心等;另一類是除了同時控制X,Y,Z其中兩個直線座標軸外,還同時控制圍繞其中某一直線座標軸旋轉的旋轉座標軸,如車削加工中心,它除了縱向((Z軸)、橫向(X軸)兩個直線座標軸聯動外,還要同時控制圍繞Z軸旋轉的主軸(C軸)聯動.
二、三軸半聯動的曲面加工
4)四軸聯動。它同時控制X,Y,Z三個直線座標軸與某一旋轉座標軸聯動。如圖3.10所示為同時控制X,Y,Z三個直線座標軸與一個工作臺迴轉軸聯動的數控機床。
5)五軸聯動。除同時控制X,Y,Z三個直線座標軸聯動外,還同時控制圍繞這些直線座標軸旋轉的A,B,C座標軸中的兩個座標軸,形成同時控制五個軸聯動。這時刀具可以被定在空間的任意方向,如圖3.11所示.比如控制刀具同時繞X軸和Y軸兩個方向擺動.使得刀具在其切削點上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向,以保證被加工曲面的光滑性,提高其加工精度和加工效率,減小被加工表面的粗糙度。
四、五軸聯動的數控機床
2、按伺服系統拉制的方式進行分類
(1)開環控制數控機床.開環控制數控機床的進給伺服驅動是開環的,即沒有槍測反饋裝置,一般它的49動電動機為步進電動機。步進電動機的主要特徵是控制電路每變換一次指令脈衝訊號,電動機就轉動一個步距角,並且電動機本身就有自鎖能力。
數控系統輸出的進給指令訊號透過脈衝分配器來控制馭動電路.它以變換脈衝的個數來控制座標位移量,以變換脈衝的頻率來控制位移速度,以變換脈衝的分配順序來控制位移的方向.因此,這種控制方式的最大特點是控制方便、結構簡單、價格便宜。因為數控系統發出的指令訊號流是單向的,所以不存在控制系統的穩定性問題,但由於機械傳動的誤差不經過反饋校正,因而位移精度不高。
開環控制系統框
(2)閉環控制數控機床。閉環控制數控機床的進給伺服驅動是按閉環反饋控制方式工作的,其馭動電動機可採用直流或交流兩種伺服電動機,並需要具有位置反饋和速度反饋,在加工中隨時檢測移動部件的實際位移量,並及時反饋給數控系統中的比較器。它與插補運算所得到的指令訊號進行比較,其差值又作為伺服馭動的控制訊號,進而帶動位移部件以消除位移誤差。
按位置反談檢側元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同,它又分為全閉環控制和半閉環控制兩種控制方式。
1)全閉環控制。其位置反饋裝置採用直線位移檢測元件(目前一般採用光柵尺),安裝在機床的工作臺側面,即直接檢側機床工作臺座標的直線位移M,並透過反饋消除從電動機到機床工作臺的整個機械傳動鏈中的傳動誤差,從而得到機床工作臺的準確位置。這種全閉環控制方式主要用於精度要求很高的數控座標惶床和數控精密磨床等。
全閉環控制系統
2)半閉環控制。其位置反饋採用轉角檢測元件(目前主要採用編碼器等)直接安裝在伺服電動機或絲槓端部。由於大部分機械傳動環節未包括在系統閉環環路內,因此可獲得較穩定的控制特性。理槓等機械傳動誤差不能透過反饋來隨時校正,但是可以採用軟體定仇補償方法適當提高其精度。目前,大部分數控機床採用半閉環控制方式。
半閉環控制系統
(3)混合控制數控機床。將上述控制方式的特點有選擇地集中,可以組成棍合控制的方案。如前所述。由於開環控制方式穩定性好、成本低、精度差,而全閉環穩定性差.因此,為了互相彌補,以滿足某些機床的控制要求,宜採用很合控制方式.採用較多的控制方式有開環補償型和半閉環補償型兩種方式。
3、按數控系統的功能水平分類
按數控系統的功能水平,通常把數控系統分為低、中、高三檔.這種分類方式,在中國用得較多.低、中、高三檔的界限是相對的,不同時期,劃分標準也會不同.就日前的發展水平看,可以根據表3. 1所示的一些功能及指標,將各種類IV的數控系統分為低、中、高檔三類。其中,中、高檔一般稱為全功能數控或標準型數控。經濟型數控屬於低檔數控,是指由微控制器和步進電動機組成的數控系統,或其他功能簡單、價格低的數控系統。經濟型數控系統主要J月於車
床、線切割機床以及舊機床改造等。
4、按加工工藝及機床用途分類
(1)金屬切削類。金屬切削類數控機床指採用車、銑、長、鉸、鑽、磨、刨等各種切削工藝的數控機床。它又可分為以下兩類。
1)普通型數控機床。如數控車床、數控銑床、數控磨床等。
2)加工中心。其主要特點是具有自動換刀機構和刀具庫,工件經一次裝夾後,透過自動更換各種刀具,在同一臺機床上對工件各加工面連續進行銑〔車)、銳、鉸、鑽、攻螺紋等多種工序的加工,如(惶/銑類)加工中心、車削中心、鑽削中心等。
(2)金屬成形類.金屬成形類數控機床指採用擠、衝、壓、拉等成形工藝的數控機床.常用的有數控壓力機、數控折彎機、數控彎管機、數控旋壓機等。
(3)特種加工類。特種加工類數控機床主要有數控電火花線切割機、數控電火花成形機、數控火焰切割機、數控鐳射加工機等。